并行Nand Flash的結(jié)構(gòu)和基本工作過程

第第頁并行NandFlash的結(jié)構(gòu)和基本工作過程St（or）age-5并行NandFlash

引言：并行NandFlash是中等容量存儲(chǔ)方案的理想選擇，相比于SPINandFlash，性能更優(yōu)，但體積較大，使用并沒有后者廣泛，多使用在（嵌入式），（物聯(lián)網(wǎng)），（工業(yè)）等領(lǐng)域。

1.結(jié)構(gòu)

并行NandFlash的結(jié)構(gòu)如圖5-1所示，雖然eMMC也是并行NandFlash的一種，但二者不能混為一談，（接口）和遵循的標(biāo)準(zhǔn)都不相同。

圖5-1：并行NandFlash基本結(jié)構(gòu)

并行NandFlash由存儲(chǔ)陣列、頁緩沖器、（編碼器），地址計(jì)量、數(shù)據(jù)緩沖器、邏輯（控制器）、接口幾大部分構(gòu)成，同時(shí)容量的擴(kuò)展也支持多片疊封如圖5-2。增強(qiáng)的體系結(jié)構(gòu)和接口，支持高速緩存程序功能，允許在將數(shù)據(jù)（寄存器）復(fù)制到閃存陣列時(shí)將數(shù)據(jù)插入高速緩存寄存器。當(dāng)長(zhǎng)文件被寫入存儲(chǔ)器時(shí)，這種流水線程序操作提高了程序吞吐量，還實(shí)現(xiàn)了緩存讀取功能。當(dāng)連續(xù)頁面必須流式傳輸時(shí)，此功能可以顯著提高讀取吞吐量。

圖5-2：雙片疊封的并行NandFlash

2.接口

并行NandFlash的I/O引腳（IO[0:7]或者IO[0:15]）用于輸入命令、地址和數(shù)據(jù)，并在讀取操作期間輸出數(shù)據(jù)，所以并行NandFlash不是全雙工傳輸，某一時(shí)刻只能是輸入或者輸出。當(dāng)（芯片）被取消選擇或輸出被禁用時(shí)，I/O引腳浮動(dòng)到高Z。并行NandFlash數(shù)據(jù)線寬度可選x8或者x16，（信號(hào)）線模式有非同步Asynchronous和Synchronous同步兩種，數(shù)據(jù)采集模式：（SD）R/（DDR），引腳及其定義功能如下：

CE#：片選，如果沒有（檢測(cè)）到CE信號(hào)有效，那么NandFlash設(shè)備將保持待機(jī)模式，不對(duì)任何控制信號(hào)做出響應(yīng)。

WE#：寫使能，WE#負(fù)責(zé)將數(shù)據(jù)、地址或命令寫入NandFlash設(shè)備中。

RE#：讀使能，RE#允許數(shù)據(jù)輸出數(shù)據(jù)緩沖器。

CLE：命令鎖存使能，當(dāng)CLE為高時(shí)，在WE#信號(hào)的上升沿，命令被鎖存到NandFlash命令寄存器中。

ALE：地址鎖存使能，當(dāng)ALE為高時(shí)，在WE#信號(hào)的上升沿，地址被鎖存到NandFlash地址寄存器中。

I/O[7:0]：數(shù)據(jù)總線（針對(duì)x16部件的輸入/輸出[15:0]）

WP#：寫保護(hù)

R/B#：就緒/忙

如果并行NandFlash器件忙于擦除、（編程）或讀取操作，R/B#信號(hào)將變低（R/B#信號(hào)為漏極開路，需要采用上拉（電阻））。

3.傳輸速度和容量

并行NandFlash非標(biāo)/ONFI標(biāo)容量可以做到8Gb，順序讀取速度可以做到25ns。它還結(jié)合了從一個(gè)頁面到另一個(gè)頁面的回拷貝程序功能，而無需將數(shù)據(jù)傳輸?shù)酵獠烤彌_存儲(chǔ)器或從外部緩沖存儲(chǔ)器傳輸數(shù)據(jù)，從而允許優(yōu)化缺陷塊管理，例如當(dāng)頁面編程操作失敗時(shí)，數(shù)據(jù)可以直接編程到同一陣列部分內(nèi)的另一個(gè)頁面中，而無需耗時(shí)的串行數(shù)據(jù)插入階段。

圖5-3：SLCNand物理結(jié)構(gòu)

圖5-3是并行NandFlash的物理結(jié)構(gòu)，存儲(chǔ)陣列由2048（2Gb）個(gè)可單獨(dú)擦除的2112×64字節(jié)塊組成。其中預(yù)留區(qū)域64x8列位于列地址2048~2111之間，2112字節(jié)的數(shù)據(jù)寄存器連接到存儲(chǔ)器單元陣列，用于在頁讀取和頁編程操作期間在I/O緩沖器和存儲(chǔ)器之間進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，編程和讀取操作以頁為基礎(chǔ)執(zhí)行，而擦除操作以塊為基礎(chǔ)執(zhí)行。

4.基本工作過程

并行NandFlash的地址使用8個(gè)I/O多路復(fù)用傳輸，這樣可以保持主板設(shè)計(jì)的一致性，大大減少了引腳數(shù)量，還可以支持系統(tǒng)升級(jí)到更高的容量。

并行NandFlash通電時(shí)自動(dòng)讀取，當(dāng)WE#變低，命令、地址和數(shù)據(jù)都通過I/O寫入，而CE#變低，這些都會(huì)被鎖定在WE#的上升邊緣。命令鎖存器使能（CLE）和地址鎖存器啟用（ALE）分別用于通過I/O引腳多路傳輸命令和地址。有些命令需要一個(gè)總線周期，例如重置命令、狀態(tài)讀取命令等只需要一個(gè)循環(huán)總線。其他一些命令，如頁面讀取、塊擦